JPH11206091A - 外転型同期電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、電動機の軸寸法を押さえて、且つ磁
極位置合わせ精度の高い位置検出装置を備えた外転型同
期電動機を容易に提供するにある。 【解決手段】本発明は、回転磁極位置センサを、受，発
光素子からなる少なくとも１個の磁極位置検出部と、回
転子と共に回転し前記受，発光素子間に位置するコード
ホイールとで構成し、前記磁極位置検出部を、固定子鉄
心の内周部で、かつ固定ベースの内側面に装着してあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は外転型同期電動機に
係り、特にエレベータ等の昇降機用に好適な扁平型同期
電動機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来一般に、コイルを巻装したステータ
コア（固定子鉄心）をブラケット（固定子ベース）に固
定し、その外周部をマグネット（界磁磁石）を有する椀
状の回転子で覆った扁平型の電動機は特開平5−103451
号公報などで知られているようにスピンドル電動機等で
広く用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この主電動機
はステータコイルと界磁極との相対位置を検出するため
の位置検出装置を備えていないため、比較的コンパクト
にまとめられるが、位置検出装置を内蔵するとなると全
体が大きくなり小型化に逆行することになる。

【０００４】本発明の目的は、電動機の軸寸法を押さえ
て、且つ磁極位置合わせ精度の高い位置検出装置を備え
た外転型同期電動機を容易に提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、内周面に界磁
磁石を配置し、回転負荷に連結される椀状の回転子と、
該回転子を回転自在に保持し、電機子コイルを巻装した
固定子鉄心と、電機子コイルと界磁極の相対位置を検出
する位置センサとを取り付けた固定ベースとを備えた外
転型同期電動機において、前記位置センサは、受，発光
素子からなる少なくとも１個の磁極位置検出部と、回転
子と共に回転し前記受，発光素子間に位置するコードホ
イールとから構成され、前記磁極位置検出部は、固定子
鉄心の内周部で、かつ固定ベースの内側面に装着されて
いることを特徴とした外転型同期電動機によって達成さ
れる。

【０００６】本発明の好ましくは、磁極位置検出部は回
転方向に分割して３個設けられ、各々の検出部は各々Ｌ
字状のセンサ取付台、及びエンコーダベースを介して固
定ベースに装着されていることにより達成される。

【０００７】本発明の好ましくは、コードホイールは椀
状からなり、回転子の内側面に固定されていることによ
り達成される。

【０００８】本発明の好ましくは、固定ベースは電機子
コイル及びそのリード線を受け入れる溝を備え、絶縁物
を充填していることにより達成される。

【０００９】本発明の好ましくは、椀状の回転子は、軸
受け装置を介して固定ベースを支持するセンターボスを
備え、該センターボスと軸受け装置間に位置するコード
ホイール押さえ板を介してコードホイールを挟持してい
ることにより達成される。

【００１０】本発明の好ましくは、椀状の回転子は、そ
の側面にボルト取付ネジタップを有し、該タップ位置は
前記固定子鉄心を締め付け固定する締め付けボルトの透
過位置に設けられていることにより達成される。

【００１１】本発明の好ましくは、エンコーダベースの
外周部に複数個の工具係合溝を設けると共に、その係合
溝と対向する面の固定ベースに工具挿入穴を設け磁極位
置調整窓としたことにより達成される。

【００１２】本発明の好ましくは、コードホイールは非
磁性体で形成されていることにより達成される。

【００１３】本発明の好ましくは、椀状回転子の開口先
端部はセンターボスの内側先端より内側に位置している
ことにより達成される。

【００１４】本発明の好ましくは、固定ベースと磁極位
置検出部の間に回転子側に固定される油切り装置を環状
に配置して備えていることにより達成される。

【００１５】本発明の好ましくは、係合溝は中央に位置
する磁極位置検出部付近の外周部に形成されていること
により達成される。

【００１６】本発明の好ましくは、椀状回転子の開口先
端部は固定ベースとの間にラビリンス機構を介して対向
していることにより達成される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図１から図
８に基づき説明する。図１は本発明の外転型同期電動機
をエレベータ用として用いた場合を示す。図において固
定ベース１は円盤状からなりその中心部は筒部１ａで、
外周部１ｂには環状溝１ｃを形成している。椀状の回転
子２はベアリング軸受け装置３を介して固定ベース１の
筒部１ａに装着されるセンターボス２ａを備え、開口先
端部２ｂを前記固定ベースの環状溝１ｃ内に対向配置し
ている。

【００１８】電機子コイル４を巻線した環状の固定子鉄
心５は、図２からも解るように内周部に等間隔に配置し
た固定子鉄心締め付けボルト６により固定ベース１の内
側面に固定され、外周部を椀状回転子２の内周面に配置
固定された界磁磁石７と回転空隙を持って対向してい
る。ここで、前記電機子コイル４の固定ベース側のエン
ド部とそのリード線は固定ベース１に形成された溝１ｄ
に収納され、充填される絶縁物（ワニス等）Ｗにより固
着されている。

【００１９】次に、電機子コイル４と界磁極（界磁磁
石）７の相対位置を検出する位置センサ８について説明
する。該位置センサは図３（Ａ）（Ｂ）に示すように
受，発光素子からなる磁極位置検出素子８ａと、該検出
素子８ａと共にＬ字状のセンサ取付台８ｂにネジ固定さ
れるエンコーダ基盤８ｃとからなり、図２のエンコーダ
ベース９の内側面にネジ止めされている。ここで位置セ
ンサ８は３相(Ｕ，Ｖ，Ｗ)のそれぞれを感知するため、
電気角で１２０度ずつずらして３個配置されている。

【００２０】また、前記エンコーダ基盤８ｃは受，発光
素子８ａが取り出した光信号を鮮明な波形に修復するた
めのものでこれにより検出精度を向上させている。この
位置センサ８は固定ベース１の筒部１ａの外周囲に位置
し、信号線が固定ベースを貫通して外部に引き出され制
御器（図示せず）に導かれている。また、前記中央の位
置センサが位置するエンコーダベース９の外周部分には
図６に示すように矩形波状の係合溝９ａが数ミリ幅で５
個程度設けて有る。そしてその係合溝を透視できるよう
に固定ベース１に工具挿入穴１ｅを設け、外部から覗き
ながらドライバー等の工具１０を挿入して、かつ前記工
具挿入穴１ｅの縁をてこにして磁極位置を容易に調整可
能としている。なお、前記位置センサ８は必ずしも３個
必要とせず、１個のパルスを基に計算で制御するとか、
２個のパルスで残りの３個目を作るとか種々の手法が考
えられる。

【００２１】次に、前記磁極位置センサ８の回転部を構
成するコードホイール１１について図４，図５を用いて
説明する。コードホイール１１の材料には一般にステン
レス或いは銅系の金属材料或いは合成樹脂系の非磁性体
が用いられて椀状に成形され、前記磁極位置センサ８の
受，発光素子間に設けられたスリット８ｄに挿入される
外周部には磁極に相当する数の窓１１ａが打ち抜かれて
いる。このようにして形成されたコードホイール１１
は、センターボス２ａの内側面に配置されコードホイー
ル押さえ板１２とネジ１３にて締め付け固定される。な
お前記コードホイール押さえ板１２はベアリング軸受け
装置３を構成するインナレースと固定ベースの筒部１ａ
間に位置することになるため、予め凹面１２ａを形成し
ておき軸受け装置のアウタレースと前記筒部１ａとの接
触障害がなくなるように構成している。このような構成
は逆に軸受け装置からの潤滑油が遠心力で前記凹面１２
ａを通り磁極位置センサ部を汚染する可能性もあるので
本発明では、磁極位置センサ部と前記筒部間を仕切る環
状の仕切壁（油切り装置）１２ｂを形成している。これ
によって凹面１２ａを通って上昇する潤滑油は外部に飛
散することを極力抑えられる。なお、前記仕切壁１２ｂ
は冷間塑性加工等によりコードホイール押さえ板１２を
成形する際一体に形成するのが一般的であるが、後に接
合或いは結合しても何等差し支えない。勿論材質も強度
が保たれれば問わない。

【００２２】次に、本電動機の組立、或いは分解につい
て図７，図８にて説明する。

【００２３】固定ベース１は電機子鉄心５及び磁極位置
センサ８、さらには軸受け装置３を組み込んで固定子部
を形成している。一方回転子２はセンターボス２ａとコ
ードホイール１１と界磁磁石７とを組み込んで回転子部
を形成している。組立時は軸受け装置３に回り止め機構
を介してセンターボス２ａを挿入して一般的な組み込み
方法で図８のように組み立てられるが、前記センターボ
ス２ａの方が開口先端部２ｂより先に軸受け装置３と結
合する寸法になっているため、特別に組み立て雇いも必
要とせず、芯だし作業が極めて合理的に行える。一方、
回転子の分解は前記回転子の側面に設けられたボルト取
付ネジタップ２ｃを利用して行われるが、この取付ネジ
タップ２ｃは前記固定子鉄心締め付けボルト６の透過位
置にあってほぼ軸対象位置に設けられる少なくとも２個
が利用される。まず電動機吊り上げ用の長尺ボルト１４
を前記固定子鉄心締め付けボルト６の頭部に当たるまで
ねじ込み、その後均等に締め付けると回転子は前記ボル
トの頭部を基準にして浮上し容易に分解できる。特に界
磁磁石を備えた回転子では磁力が伴うのに必要以上の抜
き力が要求されるが、本方法では軽度な力で効果的に分
離される。

【００２４】このようにしてなる本発明の外転型同期電
動機は、図１のようにシュバンリング１５をもって負荷
機の回転軸１６に取り付けられ、回転軸１６はワイヤー
１７を備えた回転ドラム１８を駆動する。本発明は、磁
極位置検出部を回転方向に分割して３個設け、各々の検
出部を各々Ｌ字状のセンサ取付台、及びエンコーダベー
スを介して固定ベースに装着しているので、軸寸法を短
縮できると共に、取り扱いやすく検出部を任意調整可能
となる。

【００２５】上記実施例において、本発明は、コードホ
イールを椀状にし、回転子の内側面に固定する事によっ
て軸方向からの積み上げ組立が可能で、コードホイール
と磁極位置センサの位置合わせが容易となる。

【００２６】本発明の固定ベースは、電機子コイル及び
そのリード線を受け入れる溝を備え、絶縁物を充填して
いるので絶縁処理と同時に耐振性に優れた構造となる。

【００２７】本発明の椀状の回転子は、軸受け装置を介
して固定ベースを支持するセンターボスを備え、該セン
ターボスと軸受け装置間に位置するコードホイール押さ
え板を介してコードホイールを挟持しているので、部品
点数を増やさずにコードホイールを固定することが出
来、コードホイールの撓み防止も兼ねることが出来る。
本発明の椀状の回転子は、その側面にボルト取付ネジタ
ップを有し、該タップ位置は前記固定子鉄心を締め付け
固定する締め付けボルトの透過位置に設けられているこ
とにより分解作業が極めて容易になる。

【００２８】本発明は、エンコーダベースの外周部に複
数個の工具係合溝を設けると共に、その係合溝と対向す
る面の固定ベースに工具挿入穴を設け磁極位置調整窓と
してあるので、磁極位置検出センサの取付位置を外部か
ら容易に調整可能となる。

【００２９】本発明のコードホイールは、非磁性体で形
成することにより、鉄粉が付き難くなり、センサの汚れ
を少なくして高感度を長期間維持できる。

【００３０】本発明の椀状回転子の開口先端部は、セン
ターボスの内側先端より内側に位置しているので、組立
雇いを必要とせずに容易に芯だし作業が出来組立が容易
となる。

【００３１】本発明は、固定ベースと磁極位置検出部の
間に回転子側に固定される油切り装置を環状に配置して
いるので、磁極位置検出部を軸受け装置の潤滑油から保
護できる。

【００３２】本発明は、工具係合溝を中央に位置する磁
極位置検出部付近の外周部に形成しているので、位置セ
ンサを確認しながら調整できる。

【００３３】本発明の椀状回転子の開口先端部は、固定
ベースとの間にラビリンス機構を介して対向しているの
で、塵埃から装置を保護でき初期性能を長期に渡って維
持できる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、回転磁極位置センサを、受，
発光素子からなる少なくとも１個の磁極位置検出部と、
回転子と共に回転し前記受，発光素子間に位置するコー
ドホイールとで構成し、前記磁極位置検出部を、固定子
鉄心の内周部で、かつ固定ベースの内側面に装着したの
で、センサ機構を小さくまとめることが出来、電動機自
体の軸寸法を短くすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明外転型同期電動機の実施例における使用
状態図。

【図２】図１における電動機の一部縦断正面図。

【図３】図１における磁極位置検出センサの正面図及び
側面図。

【図４】図１の磁極位置検出センサ部の一部拡大断面
図。

【図５】図４におけるコードホイール及びコードホイー
ル押さえ板の分解斜視図。

【図６】図１における磁極位置検出センサ部の調整機構
を示す一部断面図及び上部断面図とその側面図。

【図７】図１における電動機の分解作業後を示す断面
図。

【図８】図７の分解前を示す断面図。

【符号の説明】

１…固定ベース、１ａ…固定ベース筒部、１ｂ…外周
部、１ｃ…環状溝、１ｅ…工具挿入穴、２…回転子、２
ａ…センターボス、２ｂ…開口先端部、２ｃ…取付ネジ
タップ、３…軸受け装置、４…電機子コイル、５…固定
子鉄心、６…固定子鉄心締め付けボルト、７…界磁極、
８…磁極位置センサ、９…エンコーダベース、１１…コ
ードホイール、１２…コードホイール押さえ板、１４…
長尺ボルト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 嘉良 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 中田 孝則 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸工場内 (72)発明者 日野 徳昭 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内周面に界磁磁石を配置し、回転負荷に連
   結される椀状の回転子と、該回転子を回転自在に保持
   し、電機子コイルを巻装した固定子鉄心と、電機子コイ
   ルと界磁極の相対位置を検出する位置センサとを取り付
   けた固定ベースとを備えた外転型同期電動機において、 前記位置センサは、受，発光素子からなる少なくとも１
   個の磁極位置検出部と、回転子と共に回転し前記受，発
   光素子間に位置するコードホイールとから構成され、前
   記磁極位置検出部は、固定子鉄心の内周部で、かつ固定
   ベースの内側面に装着されていることを特徴とした外転
   型同期電動機。
2. 【請求項２】請求項１記載において、磁極位置検出部は
   回転方向に分割して３個設けられ、各々の検出部は各々
   Ｌ字状のセンサ取付台、及びエンコーダベースを介して
   固定ベースに装着されていることを特徴とした外転型同
   期電動機。
3. 【請求項３】請求項１もしくは２記載において、コード
   ホイールは椀状からなり、回転子の内側面に固定されて
   いることを特徴とした外転型同期電動機。
4. 【請求項４】請求項１もしくは２記載において、固定ベ
   ースは電機子コイル及びそのリード線を受け入れる溝を
   備え、絶縁物を充填していることを特徴とした外転型同
   期電動機。
5. 【請求項５】請求項１もしくは２記載において、椀状の
   回転子は、軸受け装置を介して固定ベースを支持するセ
   ンターボスを備え、該センターボスと軸受け装置間に位
   置するコードホイール押さえ板を介してコードホイール
   を挟持していることを特徴とした外転型同期電動機。
6. 【請求項６】請求項１もしくは２記載において、椀状の
   回転子は、その側面にボルト取付ネジタップを有し、該
   タップ位置は前記固定子鉄心を締め付け固定する締め付
   けボルトの透過位置に設けられていることを特徴とした
   外転型同期電動機。
7. 【請求項７】請求項２記載において、エンコーダベース
   の外周部に複数個の工具係合溝を設けると共に、その係
   合溝と対向する面の固定ベースに工具挿入穴を設け磁極
   位置調整窓としたことを特徴とした外転型同期電動機。
8. 【請求項８】請求項３記載において、コードホイールは
   非磁性体で形成されていることを特徴とした外転型同期
   電動機。
9. 【請求項９】請求項５記載において、椀状回転子の開口
   先端部はセンターボスの内側先端より内側に位置してい
   ることを特徴とした外転型同期電動機。
10. 【請求項１０】請求項５記載において、固定ベースと磁
    極位置検出部付近の間に回転子側に固定される油切り装
    置を環状に配置して備えていることを特徴とした外転型
    同期電動機。
11. 【請求項１１】請求項７記載において、係合溝は中央に
    位置する磁極位置検出部の外周部に形成されていること
    を特徴とした外転型同期電動機。
12. 【請求項１２】請求項９記載において、椀状回転子の開
    口先端部は固定ベースとの間にラビリンス機構を介して
    対向していることを特徴とした外転型同期電動機。